III Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2011

Нефть и нефтепродукты, в состав которых входят разнообразные углеводороды, циклические соединения, нафтеновые кислоты и др. относятся к числу широко распространенных загрязнителей воды. Токсичность нефти и нефтепродуктов обусловлена не только образованием поверхностной пленки нефти, что задерживает диффузию газов из атмосферы в воду и почву, нарушает газовый обмен, создавая дефицит кислорода, но и канцерогенными и мутагенными свойствами некоторых углеводородов нефти.

Микробиологическая активность является важным фактором при утилизации нефтяных загрязнений. Однако высокомолекулярные парафины, ароматические и полициклические соединения, содержание которых в сырой нефти прочно связываются с почвенными частицами, образуя гидрофобные пленки, и становятся практически недоступными для ферментных систем микроорганизмов. Одним из важнейших механизмов окисления гидрофобных углеводородов нефти является продуцирование микроорганизмами-нефтедеструкторами биосурфактантов, которые способствуют десорбции и солюбилизации нефтяных углеводородов, тем самым облегчая их ассимиляцию микробными клетками. Поверхностно-активные вещества биологического происхождения обладают рядом преимуществ: легкая биодеградабельность, устойчивая активность в экстремальных внешних условиях, широкие функциональные характеристики и возможность получения из возобновляемых и дешевых источников сырья.

В качестве объектов изучения были выбраны следующие штаммы-эффективные деструкторы нефти: Pseudomonas sp. 142NF (pNF142), Pseudomonas putida BS3701 (pBS1141, pBS1142), Rhodococcus sp. S67, Rhodococcus sp. X5, Rhodococcus sp. S26.

Для оценки способности к выделению биоПАВ использовали следующие параметры: поверхностное натяжение культуральной жидкости, эмульгирующая активность и индекс эмульгирования. Установлено, что при использовании гексадекана в качестве единственного источника  углерода и энергии все микроорганизмы способны продуцировать биосурфактанты экзо-типа. При росте на глюкозе псевдомонады также образуют внеклеточные гликолипиды, а родококки синтезируют клеточносвязанные ПАВ.

Экстракцию био ПАВ из бесклеточного супернатанта проводили смесью хлороформ:метанол. Экстракт анализировали тонкослойной хроматографией в системах с различной полярностью с последующей идентификацией компонентов специфическими проявителями. Продуцируемые бактериями биоПАВ содержат углеводную компоненту, что подтверждается специфическим окрашиванием α-нафтолом в серной кислоте при нагревании, и являются предельными соединениями гликолипидной природы. В ходе исследования было проведено сравнение различных элюентов для выбора соотношения компонентов, способствующего наиболее полному разделению биоПАВ. После сравнения хроматограмм, полученных в различных системах выявили, что наиболее подходящей полярностью для разделения биоПАВ обладает смесь хлороформ:метанол:вода 65:15:2.

Очистку и предварительное разделение биосурфактантов проводили методом колоночной хроматографии на силикагеле с использованием ряда элюентов6 хлороформа, метанола и их смесей. Для каждого штамма была получена очищенная смесь гликолипидов.

Было измерено поверхностное натяжение растворов исходного неочищенного экстракта и хроматографически очищенной смеси. В результате обоих экспериментов были получены одинаковые значения ККМ. Следовательно, неочищенный экстракт содержит незначительное количество примесей, что делает возможным его практическое использование для биоремедиации без предварительной очистки.

Структура гликолипидов подтверждалась методом ИК-спектрометрии. На полученных спектрах можно выделить широкую полосу поглощения гидроксильной группы, кроме этого области, соответствующие поглощению карбоксильных групп и карбонильных групп сложных эфиров, ассиметричных валентных колебаний связей C-O-C.

Методом масс-спектроскопии было показано, что в экстракте, выделенном из культуральной жидкости родококков, присутствует смесь пяти трегалолипидов, среди которых сукциноил-диоктаноил-деканоил и сукциноил-октаноил-дидеканоил. Псевдомонады продуцируют во внешнюю среду ряд деценоилдирамнолипидов, содержащих гомологичные остатки жирных кислот.

Таким образом, комплексное исследование способности микроорганизмов продуцировать биосурфактанты, основанное как на микробиологических, так и на физико-химических методах исследований, является важным элементом в разработке эффективных способов биоремедиации.